柴西地区原油有机地球化学特征及意义

周 莉,张小波，崔 俊，杨 竞，徐 海

(1.中国石油青海油田公司 勘探开发研究院，甘肃 敦煌 736202；2.承德石油高等专科学校，河北 承德 06700；3.中国石油青海油田公司 钻采工艺研究院，甘肃 敦煌 736202)



柴西地区原油有机地球化学特征及意义

周 莉1,张小波1，崔 俊1，杨 竞2，徐 海3

(1.中国石油青海油田公司 勘探开发研究院，甘肃 敦煌 736202；2.承德石油高等专科学校，河北 承德 06700；3.中国石油青海油田公司 钻采工艺研究院，甘肃 敦煌 736202)

通过现有原油物性资料与利用有机地球化学分析技术所得到的正构烷烃、类异戊二烯烷烃 、霍烷、甾烷及芳烃分析数据相结合，综合研究柴西地区昆北断阶带、扎哈泉、英东、南翼山及小梁山油田原油性质和地球化学特征，明确了该区的母质类型来源于陆源物质与水生生物都有贡献的混源，其沉积环境属于咸化还原环境，柴西原油未经过强烈的环化-芳构化、热作用、脱羧基和脱羰基等作用，具有低成熟-成熟原油的演化特征，成烃环境细菌微生物发育提高了烃源岩在较低演化阶段的生烃能力，为该区进一步油气勘探部署、储量研究、开发方案编制等起到了很好的技术支撑作用。

烃源岩；成烃环境；母质类型；成熟度

经过50年的勘探，柴达木西部地区(以下简称柴西地区)发现了第三系多套含油气层系，资源评价表明柴西地区具有丰富的油气资源，具有形成大油田的潜力，是青海油田油气富集区和原油生产基地[1]。柴西地区位于柴达木盆地西部，西起阿尔金山东缘，东以鄂博梁-甘森一线为界，研究区含有一里坪凹陷、茫崖凹陷(浅层为英雄岭反转构造带)、大风山凸起、尕斯断陷及昆北断阶五个二级构造单元。该地区由于复杂的地质结构、复杂的油气形成及分布规律，阻碍了深入认识柴西地区的油气成藏规律，目前对该区油气性质尚无较统一的分析对比研究，油气成因仍存在许多未知因素[2,3]。因此本文选取近年来有重大突破的昆北断阶带、英东地区、扎哈泉地区及柴西北区有代表性的小梁山地区和南翼山地区，通过原油物性、饱和烃、芳烃系列化合物等在地球化学特征方面的应用，以及细菌微生物发育对烃源岩在较低演化阶段生烃能力的影响等，对该地区的原油母质类型、成熟度、沉积环境等进行综合剖析，找出其中的地质规律，对原油开采及进一步勘探开发具有十分重要的意义。

1 实验方法

柴西地区所选取的原油样品先用正己烷沉淀脱沥青质后，再用氧化铝/硅胶柱层析进行族组分分离，并分别用正己烷、二氯甲烷和正己烷的混合溶剂、乙醇和三氯甲烷混合溶剂冲脱饱和烃、芳烃和非烃组分。饱和烃色谱/质谱分析使用美国安捷伦的GC6890N/MSD5973N联用仪，色谱条件是美国J&WHP-5弹性石英毛细柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升温程序为初温80 ℃，以升温速度4 ℃/min升至290 ℃，保持30 min，载气用He，气化室温度为300 ℃，质谱条件：采用EI(70 eV)电子轰击方式，发射电流为300 μA，信号倍增器电压为1 000 V，扫描范围M/Z为50～600，扫描时间为1.8 s，得到藿烷、甾烷、芳烃质量色谱图进行综合分析。

2 原油的物理性质和族组成特征

柴西地区原油相对密度基本在0.87内，以轻质原油为主，其次为中质原油，还有少量的挥发油。原油凝固点平均值在23.3℃～36.8 ℃，以中凝油为主，原油凝固点与密度之间也存在较好相关性。蜡含量平均值分布在7.5%～15.9%，以高含蜡原油为主。

柴西原油的族组成比较相似，饱和烃为52.94%～74.31%，具有高饱芳比4.02～13.77，反映了藻类母质生源的输入特征。芳烃含量均很低，分布在6.95%～8.86%，沥青质含量平均值在 52.94%～75.70%，表明这些原油的生油岩未经历强烈的芳构化和热作用过程与低-成熟阶段原油的族组成特征比较相似[4]。

3 原油有机地球化学特征

对柴西地区五个区域原油样品进行正构烷烃、类异戊二烯烷烃 、霍烷、甾烷及芳烃分布特征分析。

3.1 柴西地区原油的母质类型

3.2 柴西原油的沉积环境

柴西五个区域原油类异戊二烯烷烃中姥鲛烷与植烷比值Pr/Ph值分布(见图1)在0.50以下，呈现明显的植烷优势。∑三环/∑藿烷值在昆北、扎哈泉、英东油田分布在0.58～0.73，小梁山与南翼山分布在 0.44～0.48，说明柴西地区都是咸化环境，且咸化程度表现为昆北>英东>扎哈泉>小梁山>南翼山井区特征。Pr/C17、Ph/C18区分有机质来源图(见图2)也可表明昆北断阶带研究区原油的生烃古环境为咸水还原环境。霍烷中伽玛蜡烷γ-/0.5C31αβ平均值在1.32～1.97，芳烃中三芳甾烷C2620S/C2820S比值(见表1)平均在0.67～0.96，反应了研究区原油来自盐湖相咸水还原环境的特征[6]。柴达木盆地咸化环境的生烃与绝大多数陆相盆地生烃区别较大，第三系咸化环境的生烃意味着成烃环境在低熟0.4～0.5进入生烃门限，在0.7～0.8就会生烃。一般来说，在淡水环境在1.0成熟后才会大量生烃，这是因为在咸化环境中意味着水中的正离子Na+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、K+丰富，当有机质分子遇到水中丰富的正离子时，会形成瞬时偶极距，则非极性分子会形成弱极性分子，那么此时碳碳键之间的键能会大大的降低，容易发生键与键之间的断裂、去甲基、开环等过程，这样使得生烃的活化能降低，这样在咸水环境下就会造成提前生烃。

表1 研究区原油芳烃中三芳甾烷生物指标平均值

3.3 柴西原油的成熟度

柴西研究五个区域原油的OEP值在0.98～1.01，没有明显奇偶优势，并显示为成熟有机质的特征这应该与该地区微生物降解有关。甾烷中C29ααα20S/20(S+R) 异构比平均值分布在0.33～0.49(见图3)，母岩镜质体反射率Rc在0.7～1.12(见图4)，芳烃中三芳甾烷(C20+C21)/(C26+C27+C28)比值在0.2～0.28，三芳甾烷C2820S/20(S+R)的比值(见表1)在0.44～0.51，均表明研究的原油处于低熟-成熟阶段。柴西地区降姥鲛烷与姥鲛烷比值nor-Pr/Pr值大部分都在0.6左右，说明柴西地区存在微生物降解作用，并且五个区域原油的微生物发育与氧化降解的程度都比较接近；从烷烃质量色谱图中的C26和C27之间可以找到PMI-5甲基-二十烷化合物，它是厌氧古细菌降解的产物[5]，原油M/Z191质量色谱中可以找到较高丰度的降羽扇烷nor-L，说明柴西地区有机质在生烃的过程中有微生物降解作用可以提高烃源岩在较低演化阶段的生烃能力。

4 结论

综上所述，柴西地区原油主要为轻质原油，其次为中质原油，还有少量的挥发油。其母质来源于陆源物质和水生生物均有贡献的混源，沉积环境属于咸化还原环境。原油未经过强烈的环化-芳构化、热作用、脱羧基和脱羰基等作用，具有低成熟-成熟原油的演化特征，由于成烃环境细菌微生物发育，提高了烃源岩在较低演化阶段的生烃能力。

[1] 付锁堂.柴达木盆地西部油气藏主控因素鱼有利勘探方向[J].沉积学报,2010，28(2)：373-379.

[2] 梁狄刚，彭德华，朱杨明，等.柴西第三系咸化湖泊有效烃源岩划分标准与生烃评价[R].中国石油青海油田分公司研究院, 2004.

[3] 陈志勇，苏爱国，梁狄刚，等.柴达木盆地西部石油的形成[M].北京：地质出版社,2006.

[4] 蔡勋育，朱扬明，黄仁春.普光气田沥青化学特征及成因[J]．石油与天然气地质,2006，27(3)：340-347.

[5] 孟仟祥，房嬛，徐永昌，等.柴达木盆地石炭系烃源岩和煤岩生物标志化合物特征及其地球化学意义[J]．沉积学报,2004，22(4)：729-736.

[6] 包建平，朱翠山，汪立群 .柴达木盆西部原油地球化学特征对比[J]．石油与天然气地质,2010，31(3)：353-359.

Organic Geochemical Characteristics and Significance ofCrude Oil in Western Qaidam Basin

ZHOU Li1， ZHANG Xiao-bo1, CUI Jun1, YANG Jing2， XU Hai3

(1.Exploration and Development Research Institute of Qinghai Oilfield Company, PetroChina, Dunhuang 736202, Gansu, China; 2.Journal of Chengde Petroleum College, Chengde 067000, Hebei, China; 3.Drilling and Extraction Technology Institute of Qinghai Oilfield Company, PetroChina, Dunhuang 736202, Gansu, China)

In recent years, the step-fault zone in the north of Kunlun Mountains, the Zaha Springs and the Yingdong areas are the major breakthrough in the areas of oil and gas exploration in Qaidam Basin. With the analysis techniques and tools of oil/gas fluid physical properties and organic geochemistry on normal paraffin, isoprenoid alkanes, hopane, sterane and aromatic hydrocarbon, this paper made a comprehensive study of crude oil properties and geochemical characteristics of the step-fault zone in the north of Kunlun Mountains, the Zaha Springs, the Yingdong areas, Nanyi Mountains and Xiaoliang Mountains in western Qaidam Basin. It has been explicated that the parent material was derived from terrigenous materials and aquatic organisms; its depositional environment belongs to salinization-reductive environment; its crude oil has the evolution characteristics of the low mature-mature crude oil without strong ring formation-aromatization, thermal effect, decarboxylation and decarbonylation and so on. The bacteria microbial growth of hydrocarbon generation environment improves the generation ability of generating rocks in the lower evolutionary stages. This research findings provide a good technology support for the next oil/gas exploration deployment, reserves research, development plan compilation and so on.

generating rock; hydrocarbon generation environment; parent material types; maturity

2016-11-24

周莉(1974-)，女，四川古蔺人，工程师，主要从事地球化学分析研究，E-mail:zlqhyjy@petrochina.com.cn。

TE12

A

1008-9446(2017)03-0001-04